Устройство и способ трехмерного позиционирования

Изобретение относится к позиционированию летательного аппарата. Сущность изобретения заключается в том, что устройство (10) трехмерного позиционирования с базовой станцией (12) вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до ретрансляторов (14) и имеет по меньшей мере одну радарную антенну (16), содержит GNSS-приемник (18), который предназначен для измерения GNSS-сигналов, и имеет GNSS-приемную антенну (20), инерциальный измерительный блок (22), который предназначен для определения положения GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одну радарную антенну в общей системе координат относительно нулевой точки, и интегрирующий процессор (24, 30, 31), в который подводятся измерения псевдодальности GNSS-приемника, радарные измерения дальности, и измеренные инерциальным измерительным блоком (22) перемещения устройства относительно осей общей системы координат, и который определяет трехмерную позицию общей опорной точки путем объединения подведенных измерений и данных, при этом с учетом измеренных перемещений производится компенсация плеча. Достигаемый технический результат - повышение точности позиционирования. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к устройству и способу для трехмерного позиционирования летательного аппарата согласно пунктам 1 и 10 формулы изобретения, соответственно.

Трехмерное позиционирование летательных аппаратов с высокими требованиями к точности, доступности, непрерывности и целостности важно, например, при посадке вертолетов. При этом, прежде всего, при плохой видимости посадочной площадки или при отсутствии такой видимости могут возникать проблемы. Для трехмерного позиционирования во время захода на посадку известны различные технологии, которые в дальнейшем будут кратко разъяснены вместе со своими недостатками.

Например, известна интеграция GPS (глобальная система позиционирования) и INS (инерциальная навигационная система). Однако, тем самым не удается достичь требований к точности трехмерного позиционирования, которая, например, требуется при автономной посадке. К тому же различные корректирующие данные лишь ограничено доступны. Данное решение также чувствительно к воздействию станций активного радиоэлектронного подавления.

Далее известна так называемая посадочная РЛС, которая приводит к большим эксплуатационным расходам. Кроме того, с точки зрения определения позиции и контроля целостности пользовательский сегмент не полностью автономен, так как контроль производится в наземном сегменте вместо пользовательского сегмента. И наконец, требуется дорогой наземный сегмент больших механических размеров и с большой потребляемой мощностью.

Следующей известной технологией является локальная двухмерная система радарного позиционирования, которая все же ограничена двухмерным позиционированием и, как правило, обладает меньшей доступностью и непрерывностью, чем в случае объединенного подхода для данных от датчиков с GNSS (глобальная спутниковая навигационная система) и IMU (инерциальный измерительный блок). Из-за ограниченности системы двухмерным позиционированием она не рассматривается в качестве помощи при посадке, а пригодна лишь для руления.

Наконец, известна навигационная подсистема на базе псевдоспутников (Integrity Beacon Landing), которая, правда, легко подвержена воздействию станций активного радиоэлектронного подавления, так как она работает исключительно в GNSS-диапазоне частот. Высокой точности позиционирования можно добиться использованием алгоритмов фаз несущей частоты, что негативно воздействует на доступность и усложняет интеграционные концепции. Кроме того, данная технология приводит к повышенным затратам на наземный сегмент из-за наземных псевдоспутников (Integrity Beacons).

Далее приводятся следующие публикации, которые занимаются решениями в области позиционирования:

- Thibaut G.: "Cost Benefit Analysis on Precision Approach and Landing Systems (PALS) - Final Report", NIAG SG-99 итоговый отчет, том 2, документ AC/224(ACG5)D(2007)0002, июль 2007 г.,

- Cohen C.E., Pervan B.S., Cobb H.S., Lawrence D.G. Powell J.D., Parkinson B.W.: "Precision Landing of Aircraft Using Integrity Beacons", в Global Positioning System:: Theory and Applications Volume II, том 164, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, DC, 1996,

- Greenspan R.L.: "GPS and Inertial Integration", в Global Positioning System: Theory and Applications Volume II, том 164, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington, DC, 1996, и

- "SYMEO Local Positioning Radar System LPR-B 1D", документация на изделие, Symeo GmbH, 2009 г.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечить улучшенное трехмерное позиционирование, которое делает возможным объединение требований к точности, доступности, неразрывности и целостности к решению позиционирования.

Данная задача решена посредством устройства для трехмерного позиционирования летательного аппарата с признаками пункта 1 формулы изобретения и посредством способа трехмерного позиционирования летательного аппарата с признаками пункта 10 формулы изобретения. Дополнительные выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Изобретение предусматривает объединение измерений вторичного радара, GNSS-измерений и IMU-данных в интегрирующем процессоре, который определяет трехмерную позицию на основании объединенных измерений и данных. С целью объединения интегрирующий процессор может проводить объединение измерений и данных с помощью нелинейного фильтра. Согласно изобретению расчет трехмерной позиции на стороне пользователя может происходить автономно в интегрирующем процессоре. Это обеспечивает контроль целостности решения задачи позиционирования непосредственно у пользователя, где информация о тревоге целостности требуется раньше всего. Используемая в целях изобретения система вторичных радаров, которая может быть выполнена как работающий в C-диапазоне частот (IEEE) FMCW (частотно-модулированный радар непрерывного излучения) - радар, имеет базовую станцию, которая закрепляется на пользовательском блоке, и несколько распределенных в локальной ограниченной области транспондеров (станций). Измерение расстояний между базовой станцией и транспондерами базируется на измерениях времени задержки сигнала. При этом базовая станция излучает FMCW-радарный сигнал, посредством которого транспондеры синхронизируются в течение жестко заданного промежутка времени. После успешной синхронизации транспондеры излучают FMCW-ответный сигнал. Для того чтобы при объединении измерений и данных в нелинейном фильтре добиться хорошей наблюдаемости состояний фильтра, а также высокой доступности и целостности решения задачи трехмерного позиционирования, в нелинейном фильтре дополнительно могут обрабатываться GNSS-исходные измерения и IMU-данные. Тем самым, способ безотказен к затенениям сигнала и ограничениям геометрических размеров локальной системы вторичного радара.

Одним объектом изобретения является устройство для трехмерного позиционирования летательного аппарата, имеющее наземный сегмент, включающий в себя несколько транспондеров, и пользовательский сегмент, находящийся на летательном аппарате и включающий в себя:

- базовую станцию вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до транспондеров и имеет по меньшей мере одну радарную антенну,

- GNSS-приемник, который предназначен для измерения GNSS-сигналов, и имеет GNSS-приемную антенну,

- инерциальный измерительный блок, который предназначен для определения положения GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одной радарной антенны в связанной с летательным аппаратом общей системе координат, и

- интегрирующий процессор, в который подводятся измерения псевдодальности GNSS-приемника, радарные измерения дальности, и измеренные инерциальным измерительным блоком перемещения GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны относительно осей общей системы координат и который определяет трехмерную позицию общей опорной точки путем объединения подведенных измерений и данных, при этом с учетом измеренных перемещений GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны производится компенсация плеч, определяемых расстояниями от общей опорной точки до GNSS-приемной антенны, по меньшей мере одной радарной антенны и инерциального измерительного блока.

Путем объединения измерений и данных из различных источников можно добиться безотказного и очень надежного определения трехмерной позиции находящейся в пользовательском сегменте опорной точки, что важно, например, для безопасного захода вертолета на посадку.

Вторичная базовая станция может быть выполнена для того, чтобы работать в C-диапазоне частот (IEEE) и использовать FMCW-радарные сигналы для измерения дальности.

В устройстве может быть предусмотрена инерциальная навигационная система, которая имеет инерциальный измерительный блок, и интегрирующий процессор выполнен для выполнения вне операционной области системы вторичного радара трехмерного позиционирования летательного аппарата с первой объединенной навигацией на базе измерений псевдодальности GNSS-приемника и инерциальных навигационных измерений инерциальной навигационной системы, и для выполнения в пределах операционной области трехмерного позиционирования летательного аппарата со второй объединенной навигацией на базе радарных измерений дальности, измерений псевдодальности GNSS-приемника, и инерциальных навигационных измерений инерциальной навигационной системы.

Таким образом, во время, например, фазы полета, в которой базовая станция вторичного радара слишком далеко удалена от транспондеров наземного сегмента, определение трехмерной позиции производится на основании GNSS и инерциальной навигации, а во время фазы подлета к месту посадки вблизи транспондеров для трехмерного позиционирования дополнительно подключается измерение дальности между антенной/антеннами радаров и транспондерами, которое имеет более высокий весовой коэффициент, чем измерение псевдодальности GNSS-приемника, что обусловлено меньшей вариативностью измерений. Тем самым, в различных фазах полета можно добиться оптимального трехмерного позиционирования относительно доступных измерений и соответствующей им вариативности измерений.

Для решения имеющихся проблем фильтрации интегрирующий процессор может иметь сигма-точечный фильтр Калмана для обработки измерения псевдодальности GNSS-приемника, IMU-данных и радарных измерений дальности. Использование сигма-точечного фильтра Калмана позволяет предотвратить полное пренебрежение членами второго или высшего порядка, что происходило бы при линеаризации измерительных уравнений. Учет нелинейностей важен, прежде всего, при измерениях с помощью вторичного радара из-за малых дистанций между пользовательским сегментом и транспондерными станциями, так как здесь членами второго порядка в отношении замеренного уровня шума без последствий пренебречь нельзя.

Сигма-точечный фильтр Калмана может быть предназначен для определения корректировочных данных инерциальной навигационной системы из измерений псевдодальности GNSS-приемника и радарных измерений дальности, и интегрирующий процессор может выполнять алгоритм бесплатформенной инерциальной навигационной системы (Strapdown-Algorithmus), которая на основе корректирующих данных и измеренных инерциальным измерительным блоком перемещений устройства относительно осей общей системы координат определяет трехмерную позицию.

Альтернативно, сигма-точечный фильтр Калмана может быть выполнен для определения трехмерной позиции на основании измерений псевдодальности GNSS-приемника, радарных измерений дальности и INS - навигационного решения, и определенная трехмерная позиция в целях калибровки может объединяться через систему обратной связи с инерциальной навигационной системой устройства.

Прежде всего, сигма-точечный фильтр Калмана должен исходить не из линеаризации наклонной дальности между по меньшей мере одной радарной антенной и одним транспондером, но и также может учитывать нелинейные члены, прежде всего члены второго порядка.

Прежде всего, наклонная дальность r может быть аппроксимирована с использованием следующей нелинейной функции, которая также учитывает члены второго порядка:

r ˜ ( x _ U , k ) = r ( x _ U , k ) + ( x _ U , k x _ U , k ) T r ( x _ U , k ) + 1 2 ( x _ U , k x _ U , k ) T H ( x _ U , k ) ( x _ U , k x _ U , k ) ,

где x _ U , k - трехмерный вектор позиции в момент времени k между транспондером ТР и радарной антенной U, где x _ U , k - текущая точка приближения, где r ( x _ U , k ) - вектор частной производной от r в точке x _ U , k , и где ( x _ U , k ) - матрица второй частной производной от r в точке x _ U , k .

Для решения проблемы нелинейной фильтрации в нелинейном фильтре может использоваться способ оптимизации, для оптимизации может использоваться, прежде всего, сигма-точечный фильтр Калмана или фильтр 2-го порядка.

Далее, нелинейный фильтр может реализовывать модель состояния, которая в зависимости от применения устройства имеет линейные или нелинейные уравнения состояния.

Преимущественной областью использования изобретения является его применение на борту летательного аппарата для навигации при подлете к посадочной площадке, в краевых областях которой размещены несколько транспондеров вторичного радара для базовой станции вторичного радара устройства.

Еще одним объектом изобретения является способ трехмерного позиционирования летательного аппарата, включающий:

- прием радарных измерений дальности от установленной на летательном аппарате базовой станции вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до транспондеров и имеет по меньшей мере одну радарную антенну,

- прием измерений псевдодальности от установленного на летательном аппарате GNSS-приемника, который предназначен для измерения GNSS-сигналов и имеет GNSS-приемную антенну,

- прием измерений перемещения GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны от установленного на летательном аппарате инерциального измерительного блока, который предназначен для того, чтобы определять положение GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одной радарной антенны в связанной с летательным аппаратом общей системе координат, и

- определение трехмерной позиции общей опорной точки путем объединения измерений псевдодальности GNSS-приемника, радарных измерений дальности, и полученных инерциальным измерительным блоком измерений перемещения GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны с учетом компенсации плеч, определяемых расстояниями от общей опорной точки до GNSS-приемной антенны, по меньшей мере одной радарной антенны и инерциального измерительного блока. Компенсация плеч обеспечивает, что в завершение все измерения будут относиться к одной и той же опорной точке. Компенсация плеч требуется потому, что GNSS-приемная антенна, радарная (радарные) антенна (антенны), и инерциальный измерительный блок в стандартном случае пространственно разнесены.

Способ может быть реализован, например, в бортовом компьютере летательного аппарата, например самолета или вертолета, в котором уже имеются GNSS-приемник и GNSS-приемная антенна, а также инерциальный измерительный блок и, при необходимости, система вторичного радара. Это позволяет оснастить и улучшить имеющуюся полетную навигационную систему, благодаря чему уже при заходе на посадку обеспечивается точное и надежное трехмерное позиционирование. Способ может быть реализован как программное обеспечение, которое может выполняться в бортовом компьютере.

Далее способ может отличаться следующими шагами:

- нелинейная фильтрация для определения корректирующих данных INS-навигационного решения из принятых измерений псевдодальности и принятых радарных измерений дальности, и

- выполнение алгоритма бесплатформенной инерциальной навигационной системы для определения трехмерной позиции на основании корректирующих данных и принятых измерений перемещения, или

- нелинейная фильтрация для определения трехмерной позиции на основании принятых измерений псевдодальности, принятых радарных измерений дальности, и принятого INS-навигационного решения.

Нелинейная фильтрация может использовать аппроксимацию наклонной дальности между по меньшей мере одной радарной антенной и транспондером посредством нелинейной функции, прежде всего в особом случае квадратичной функции, прежде всего в особом случае аппроксимация наклонной дальности r с использованием следующей нелинейной функции:

r ˜ ( x _ U , k ) = r ( x _ U , k ) + ( x _ U , k x _ U , k ) T r ( x _ U , k ) + 1 2 ( x _ U , k x _ U , k ) T H ( x _ U , k ) ( x _ U , k x _ U , k ) ,

где x _ U , k - трехмерный вектор позиции в момент времени k между транспондером TP и устройством U, где x _ U , k - текущая точка приближения, где r ( x _ U , k ) - вектор частной производной от r в точке x _ U , k , и где H ( x _ U , k ) - матрица второй частной производной от r в точке x _ U , k .

При нелинейной фильтрации для решения проблемы нелинейной фильтрации в нелинейном фильтре может использоваться нелинейный способ оптимизации, прежде всего сигма-точечный фильтр Калмана или фильтр 2-го порядка.

Предлагаемое изобретение согласно следующей форме выполнения относится к компьютерной программе для выполнения способа согласно одной форме выполнения предлагаемого изобретения и компьютерному программному продукту, включающего в себя выполненный с возможностью машинного считывания носитель программы, на котором компьютерная программа может быть сохранена в форме управляющих сигналов с возможностью электронного и/или оптического считывания.

Следующие преимущества и возможности применения предлагаемого изобретения вытекают из нижеследующего описания в сочетании с показанными на чертежах примерами выполнения.

В описании, в формуле изобретения, в реферате и в чертежах используются примененные в приведенном внизу списке ссылочных обозначений термины и соответствующие ссылочные обозначения.

Чертежи показывают на

Фиг.1 - пример выполнения системной архитектуры устройства трехмерного позиционирования согласно изобретению,

Фиг.2 - доступность и задание весовых коэффициентов данных от датчиков в пользовательском сегменте на протяжении глиссады согласно изобретению,

Фиг.3 - объединенный подход для данных от датчиков вторичного радара, данных GNSS-приемника, и IMU-данных от датчиков согласно изобретению, и

Фиг.4 - объединенный подход для данных от датчиков вторичного радара и данных GNSS-приемника датчиков, интегрированных с навигационными решениями инерциальной навигационной системы согласно изобретению.

В последующем описании одинаковые, функционально одинаковые и функционально взаимосвязанные элементы могут быть снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями. В дальнейшем абсолютные значения приведены лишь в качестве примера, и их не следует понимать как ограничивающие изобретение.

Далее описывается системная архитектура основанной на вторичном радаре системы трехмерного позиционирования и объединенного нелинейного фильтрующего подхода на основании показанного на фиг.1 устройства 10 для точного трехмерного позиционирования в пространственно ограниченной области согласно изобретению. Архитектура имеет наземный сегмент с посадочной площадкой для вертолета и пользовательский сегмент, который находится на вертолете.

Системная архитектура

Наземный и пользовательский сегмент устройства 10 для точного трехмерного позиционирования в пространственно ограниченной области имеет следующие элементы:

1) Наземный сегмент:

Изменяемое количество транспондеров 14 вторичного радара, расположение которых может быть согласовано с локальными условиями, и ориентация антенн которых может быть оптимизирована с точки зрения конкретного применения. Транспондеры могут быть расположены, например, по краям зоны захода на посадку, на фиг.1 вокруг вертолетной посадочной площадки 26, чтобы таким образом с помощью радара распознать посадочную площадку, прежде всего при плохих погодных условиях, например при наземном тумане.

2) Пользовательский сегмент:

a. Базовая станция 12 вторичного радара по меньшей мере с одной радарной антенной 16, размещение которой может быть оптимизировано в зависимости от области применения для того, чтобы избежать затенения радарных сигналов и эффекта от нескольких лепестков излучения. Возможно беспроблемное расширение до двух или более радарных антенн. Хотя в пользовательском сегменте могут быть применены также и несколько радарных антенн, нижеследующие описания для улучшения наглядности исходят из наличия единственной радарной антенны. Излученные базовой станции радарные сигналы (пунктирные линии на фиг.1) переизлучаются транспондерами 14 наземного сегмента в виде ответного сигнала.

b. GNSS (Global Navigation Satellite System) - приемник 18 с GNSS-антенной 20. GNSS-приемник может являться, например, приемником сигналов NAVSTAR-GPS, GLONASS или будущей европейской GNSS GALILEO.

c. IMU (инерциальный измерительный блок) 20 для возможности определения положения GNSS-приемной антенны и радарной (радарных) антенны (антенн) в связанной с пользовательским сегментом системе координат.

d. (Навигационный) компьютер 24, в котором происходит объединение данных от датчиков и расчет трехмерной позиции пользователя. Компьютер 24 включает в себя также интегрирующий процессор для данных от датчиков с использованием вышеописанного объединенного нелинейного фильтра, который детально описываются далее.

Если соответствующий пользовательский сегмент в стандартном выполнении имеет дополнительные датчики (например, альтиметр), то эти дополнительные данные от датчиков также могут быть привлечены для генерации решения позиционирования. Показанная на фиг.1 структура датчиков представляет собой минимальный объем устройства, в котором система 12, 14 вторичного радара является ключевым компонентом. Уже в этой минимальной комплектации можно достичь достаточно хорошей производительности. Для того чтобы получить лучшие результаты при моделировании времени задержки сигнала в тропосфере, является возможным расширение датчиками температуры, давления и влажности.

Координаты транспондерных антенн 14 в абсолютной системе координат пользовательскому сегменту известны для того, чтобы он мог рационально использовать измерения дальности радара в нелинейном фильтре. Информация о координатах транспондеров может быть либо статически сохранена в памяти пользовательского сегмента, либо динамически передаваться через линию передачи данных в пользовательский сегмент. Если транспондер 14 находится на подвижной платформе, например на авианосце, то абсолютные координаты транспондера должны динамически корректироваться.

Система 12, 14 вторичного радара работает в С-диапазоне частот (IEEE) и для определения дальности использует FMCW (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) - радарные сигналы. В пределах от малого до среднего радиуса действия от транспондеров 14 наземного сегмента на базовой станции 12 вторичного радара пользовательского сегмента доступны точные измерения дальности. В пределах данной пространственно ограниченной области может производиться высокоточное трехмерное позиционирование. Решение задачи позиционирования в пределах операционной области отличается высокой доступностью и непрерывностью, а также очень малым интегрированным риском того, что не будут распознаны недопустимо большие ошибки позиционирования.

Наряду с измерениями дальности с малым уровнем шумов, системой 12, 14 вторичного радара нелинейным фильтром обрабатываются также и GNSS-измерения псевдодальности с более высоким уровнем шумов по следующим причинам: Система вторичного радара перекрывает лишь ограниченную операционную область и, как правило, устанавливается только там, где, наряду с малым интегрированным риском, требуются высокая точность позиционирования, доступность и непрерывность, на фиг.1 - на посадочной площадке 26. За пределами этой области требования к решению задачи позиционирования, как правило, ниже. С помощью соответствующего изобретению устройства можно добиться улучшения решения задачи трехмерного позиционирования с приближением к критической операционной области, например к показанной на фиг.1 вертолетной посадочной площадке 26. Эта концепция на фиг.2 разъясняется на примере пути захода на посадку или же глиссады: За пределами операционной области 28 вторичного радара (точечная линия на фиг.2) измерения дальности радара с малым уровнем шумов недоступны, так что решение задачи трехмерного позиционирования базируется исключительно на объединенном (дифференциал) GNSS/INS (Inertial Navigation System) навигационном решении. Внутри операционной области 28 определяется объединенное вторичный радар/(дифференциал) GNSS/INS-навигационное решение. При этом в нелинейном фильтре GNSS-измерениям псевдодальности по причине повышенной дисперсии измерений может присваиваться существенно меньший весовой коэффициент, чем радарным измерениям дальности, которые имеют соответственно пониженную дисперсию измерений.

В операционной области 28 вторичного радара, то есть вблизи посадочной площадки 26 на фиг.1, измерения псевдодальности с повышенным уровнем шумов по прежнему могут учитываться нелинейным фильтром с меньшим весовым коэффициентом, вместо того, чтобы обрабатывать только измерения дальности радара с малым уровнем шумов. Тем самым количество транспондеров 14 в системе можно поддерживать на небольшом уровне, и способ позиционирования менее восприимчив к отсутствиям измерения дальности между базовой станцией 12 вторичного радара и отдельными транспондерами 14 из-за затенений сигнала. Если для позиционирования будут использоваться исключительно измерения дальности радара, то могут появиться слишком большие VDOPs (Vertical Dilution Of Precision) (погрешности позиционирования по вертикали) за счет того, что антенны транспондеров 14 и радарная антенна 16 пользовательского сегмента находятся приблизительно в одной плоскости. При комбинации измерений спутниковых сигналов и измерений радарных сигналов в объединенном фильтрующем подходе внутри операционной области получаются очень хорошие значения HDOP (Horizontal Dilution Of Precision) (погрешность позиционирования по горизонтали) и VDOP.

Пользовательский сегмент располагает тремя вращательными степенями свободы в пространстве. Для концепции трехмерного позиционирования требуется знание углового положения пользовательского сегмента, так как на стороне пользователя используются две пространственно разнесенные антенны (радарная антенна 16 и GNSS-приемная антенна 20 на фиг.1) для GNSS-сигналов и радарных сигналов. Требуемая информация об углах получается посредством интеграции IMU 20. Тем самым, GNSS-измерения и радарные измерения могут быть привязаны к общей нулевой или же опорной точке за счет того, что производится компенсация плеча. Другими положительными аспектами применения IMU 20 является то, что инерциальная система имеет высокую доступность, могут быть достигнуты высокие скорости передачи данных, и может быть найдено полное решение навигационной задачи для всех шести степеней свободы пользовательского сегмента.

Объединенный нелинейный фильтрующий подход

Для достижения высокоточного трехмерного позиционирования на стороне пользователя объединяются нижеперечисленные данные от датчиков. На основании выбранной комбинации датчиков может быть найдено полное решение навигационной задачи, выходящее за рамки только лишь указания трехмерной позиции. Для того чтобы объединение данных от датчиков привело к высокоточному решению задачи позиционирования, в измерительной модели фильтра учитываются пространственные различия между GNSS-антенной позицией, позицией (позициями) радарной (радарных) антенны (антенн), и ISA (Inertial Sensor Assembly). Различия между опорными точками данных от датчиков (фазовый центр GNSS-антенны, фазовый центр радарной антенны, ISA) определяются при установке системы, например, в координатах North-East-Down (NED). В дальнейшем описании в качестве общей опорной точки выбран ISA, так что после установки системы задаются оба вектора смещения δ _ r a d a r , N E D и δ _ G N S S , N E D . Посредством применения в пользовательском сегменте IMU 22 предусмотрена возможность наблюдения углов бокового наклона, тангажа и рыскания (Roll, Pitch и Yaw) пользовательского сегмента. С помощью непрерывно обновляемой информации об угловом положении и заранее заданных векторов смещения δ _ r a d a r , N E D и δ _ G N S S , N E D обеспечивается задание GNSS-уравнений наблюдаемости и уравнений наблюдаемости радаров относительно общей (нулевой) системы координат.

Далее приводится список выходных данных датчиков по отдельности. Обработка некоторых данных является факультативной, так что можно выбирать в фильтре между более высокими вычислительными затратами и увеличением производительности за счет использования дополнительных независимых измерений.

Система 12 вторичного радара на стороне пользователя поставляет результаты следующих измерений:

- наклонные дальности до n транспондеров 14 наземного сегмента,

- факультативно: скорость изменения удаления до n транспондеров 14 наземного сегмента,

- относящиеся к измерениям качественные коэффициенты и/или дисперсии GNSS-приемник 18 поставляет следующие величины в качестве выхода датчика:

- псевдоудаление (наклонная дальность плюс погрешности) до m спутников,

- факультативно: допплеровские измерения до m спутников,

- факультативно: ADR (Accumulated Doppler Range) до m спутников,

- факультативно: дифференциальные корректирующие данные (например, SBAS), которые накладываются на измерения GNSS-приемника,

- стандартные отклонения измерений.

IMU 22 поставляет результаты измерений для:

- ускорения на ось, угловой скорости на ось.

Фиг.3 показывает объединенный подход для данных от датчика вторичного радара, GNSS-приемника и IMU, при котором "исходные" измерения ускорений и угловой скорости от IMU 22 обрабатываются в интегрирующем процессоре 30. Измерения дальности, дисперсии измерений и, при необходимости, измерения скорости изменения дальности базовая станция 12 вторичного радара направляет в предварительный фильтр 32 данных интегрирующего процессора 30. Далее измерения псевдодальности (PSR), дисперсии измерений и, при необходимости, дифференциальные корректирующие данные, ADR - измерения и допплеровские измерения подводятся в предварительный фильтр 34 коррекций и данных интегрирующего процессора 30. Выходные данные обоих фильтров 32 и 34 подводятся в нелинейный фильтр 36 интегрирующего процессора 30, который на основании данных измерений и INS-навигационного решения рассчитывает корректирующие данные 38, которые для определения трехмерной позиции обрабатываются по выполняемому интегрирующим процессором 30 алгоритму бесплатформенной инерциальной навигационной системы. В алгоритм 38 бесплатформенной инерциальной навигационной системы затем добавляются ускорения и угловые скорости и, при необходимости, дисперсии измерений, которые были измерены IMU 22. Эти измеренные движения устройства 10 также обрабатываются алгоритмом 38 бесплатформенной инерциальной навигационной системы. В качестве результата инерциальный процессор 30, наряду с трехмерной позицией, может выдавать такие дополнительные данные, как ковариантности, скорость, ускорение, положение.

Если на стороне пользователя IMU уже интегрирован в навигационный компьютер, то INS-навигационное решение может, как для показанного на фиг.4 объединенного подхода для данных от датчиков от вторичного радара и GNSS-приемника, обрабатываться непосредственно в интегрирующем процессоре 31. В нелинейный фильтр 37 интегрирующего процессора 31 подводятся отфильтрованные выходные данные обоих фильтров 32 и 34, и определенная инерциальной навигационной системой (INS) 23 трехмерная позиция, скорость, положение, матрица ковариантности состояний и, при необходимости, ускорение устройства 10. В отличие от показанного на фиг.3 подхода, нелинейный фильтр 37 на основании полученных данных определяет не корректирующие данные, а трехмерную позицию устройства 10, которую выдает интегрирующий процессор 31, прежде всего с такими дополнительно определенными данными, как ковариантности, скорость, ускорение, положение, время. Найденное решение задачи позиционирования также используется для поддержки отдельной инерциальной навигационной системы.

Далее разъясняются оба используемых в интегрирующих процессорах 30 и 31 способа интеграции данных от измерительных датчиков вторичного радара, GNSS-приемника и IMU в нелинейных фильтрах 36 и 37. Способы следует использовать альтернативно друг другу.

Нелинейная измерительная модель используется для измерений вторичного радара по причине малых дистанций между пользовательским сегментом и транспондерными станциями и быстро изменяющейся геометрии пользователь/транспондер в операционной области. Радарное измерение дальности sk между транспондером ТР и пользователем U с трехмерным вектором проекции x _ U , k на момент времени k можно выразить следующим образом:

s k = r ( x _ U , k ) + ν k

с геометрической наклонной дальностью r ( x _ U , k )

r ( x _ U , k ) = ( x Т Р x U , k ) 2 + ( y Т Р y U , k ) 2 + ( z Т Р z U , k ) 2

При этом νk является замеренным уровнем шума дополнительно к таким нескорректированным компонентам погрешностей, как многонаправленность и погрешности калибровки. Функция r в текущей точке приближения x _ U , k аппроксимируется не как обычно при GNSS-измерениях посредством линейной функции. Существует возможность аппроксимировать r посредством квадратичной функции r, которая лучше отображает нелинейности системы вторичного радара:

r ˜ ( x _ U , k ) = r ( x _ U , k ) + ( x _ U , k x _ U , k ) T r ( x _ U , k ) + 1 2 ( x _ U , k x _ U , k ) T H ( x _ U , k ) ( x _ U , k x _ U , k )

где r ( x _ U , k ) ректор частной производной от r в точке x _ U , k , и H ( x _ U , k ) матрица второй частной производной от r в точке x _ U , k . Для оптимизации можно использовать, например, фильтр 2-го порядка. Для решения имеющейся проблемы нелинейного фильтра также хорошо подходит сигма-точечный фильтр Калмана. В общем случае следует использовать нелинейный способ оптимизации так, чтобы не исходить из простой линеаризации уравнений наклонной дальности.

Используемые в фильтре модели состояния могут корректироваться с помощью конкретных приложений. В зависимости от приложения лучшую пригодность могут показать линейные или нелинейные уравнения состояния.

Безотказность системы

Описанный способ безотказен в условиях преднамеренного глушения, так как не все выбранные здесь датчики одновременно и в одинаковой мере поддаются воздействию одной станции активного радиоэлектронного подавления. В то время как GNSS работает в L-диапазоне частот, радарная система эксплуатируется в C-диапазоне частот. Следующее существенное различие заключается в том, что GNSS-приемник в пользовательском сегменте является пассивным, в то время как базовая станция вторичного радара в пользовательском сегменте является активным компонентом. На основании высокой степени дублирования измерений в пределах критической операционной области помеху GNSS или радарной системе можно простым способом детектировать. Далее надежность системы повышается в результате применения IMU, который в существенной степени невосприимчив к станциям активного радиоэлектронного подавления. Выдаче интегрирующим процессором решения задачи трехмерного позиционирования предшествует проверка целостности решения. Наряду с чистыми способами распознавания погрешности, в интегрирующем вычислителе могут быть также реализованы способы исключения погрешностей, благодаря чему достигается очень высокая доступность решения задачи позиционирования.

Посредством предлагаемого изобретения и форм выполнения изобретения можно добиться, прежде всего, следующих преимуществ:

- наряду с высокой точностью трехмерного решения позиционирования можно одновременно добиться высокой доступности, непрерывности и целостности решения задачи позиционирования в пределах ограниченной пространственной области,

- предусмотрена возможность достижения высокой скорости обновления решений задач позиционирования.

- система надежнее других предложенных систем для PALS (Precision Approach and Landing Systems) в отношении активного подавления благодаря выбранному объединению данных от датчиков, которое комбинирует друг с другом различные принципы измерений, и объединенному фильтрующему подходу.

- позиционирование происходит автономно на стороне пользователя: контроль целостности решения задачи позиционирования может производиться непосредственно в пользовательском блоке. Это требует небольших усилий со стороны оператора, и не требуется дополнительной передачи данных между наземным и пользовательским сегментом,

- небольшие механические размеры, небольшая потребляемая мощность и небольшие затраты на приобретение и эксплуатацию дополнительной локальной системы, то есть базовых станций вторичного радара и транспондерных станций,

- GPS-приемники и антенны, а также IMU уже установлены во многих пользовательских сегментах воздушного сообщения, так что на стороне пользователя требуется расширение всего лишь на базовую станцию вторичного радара и антенну (антенны). Можно использовать существующие бортовые компьютеры для реализации в них нелинейных алгоритмов фильтрации,

- наземный сегмент вторичного радара можно легко смонтировать также и на мобильные платформы (например, авианосцы).

Предлагаемое изобретение обладает потенциалом для обеспечения трехмерного решения позиционирования в ограниченной пространственной области (например, в зоне вертолетных посадочных площадок) с требуемыми в воздушном сообщении точностью, доступностью и целостностью. Тем самым, можно резко минимизировать риск крушений, а также сэкономить время и расходы тем, что можно выполнять автономные посадки при плохой/отсутствующей видимости посадочной площадки. К тому предлагаемое изобретение является надежным при наличии источников помех.

Ссылочные обозначения и аббревиатуры

10 Устройство трехмерного позиционирования
12 Базовая станция вторичного радара
14 Транспондер вторичного радара
16 Радарная антенна
18 GNSS-приемник/GNSS RX
20 GNSS-приемная антенна
22 IMU
23 INS
24 Навигационный компьютер
26 Вертолетная посадочная площадка
28 Операционная область вторичного радара
30, 31 Интегрирующий процессор
32 Предварительный фильтр данных радарных измерений дальности
34 Предварительный фильтр коррекций и данных измерений псевдодальности
36 Нелинейный фильтр
38 Алгоритм бесплатформенной инерциальной навигационной системы
FMCW Frequency Modulated Continuous Wave/частотно-модулированный радар непрерывного излучения
GNSS Global Navigation Satellite System/глобальная система спутниковой навигации
HDOP Horizontal Dilution Of Precision/снижение точности по горизонтали
IMU Inertial Measurement Unit/инерциальный измерительный блок
INS Inertial Navigation System/инерциальная навигационная система
ISA Inertial Sensor Assembly/структура инерциальных датчиков
NED North-East-Down/Север-Восток-Низ
RX Приемник
SBAS Satellite Based Augmentation System/базирующаяся на спутниках дополнительная система
VDOP Vertical Dilution Of Precision/снижение точности по вертикали

1. Устройство (10) для трехмерного позиционирования летательного аппарата, имеющее наземный сегмент, включающий в себя несколько транспондеров (14), и пользовательский сегмент, находящийся на летательном аппарате и включающий в себя:
- базовую станцию (12) вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до транспондеров (14) и имеет по меньшей мере одну радарную антенну (16),
- GNSS-приемник (18), который предназначен для измерения GNSS- сигналов, и имеет GNSS-приемную антенну (20),
- инерциальный измерительный блок (22), который предназначен для определения положения GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одной радарной антенны в связанной с летательным аппаратом общей системе координат, и
- интегрирующий процессор (24, 30, 31), в который подводятся измерения псевдодальности GNSS-приемника, радарные измерения дальности, и измеренные инерциальным измерительным блоком (22) перемещения GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны относительно осей общей системы координат, и который определяет трехмерную позицию общей опорной точки путем объединения подведенных измерений и данных, при этом с учетом измеренных перемещений GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны производится компенсация плеч, определяемых расстояниями от общей опорной точки до GNSS-приемной антенны, по меньшей мере одной радарной антенны и инерциального измерительного блока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что базовая станция (12) вторичного радара выполнена для того, чтобы работать в С-диапазоне частот (IEEE) и использовать FMCW-радарные сигналы для измерения дальности.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что предусмотрена инерциальная навигационная система (23), которая имеет инерциальный измерительный блок (22), и интегрирующий процессор (24, 30, 31) выполнен для выполнения вне операционной области (28) системы вторичного радара трехмерного позиционирования летательного аппарата с первой объединенной навигацией на базе измерений псевдодальности GNSS-приемника (18) и инерциальных навигационных измерений инерциальной навигационной системы (23), и для выполнения в пределах операционной области (28) базовой станции (12) вторичного радара трехмерного позиционирования летательного аппарата со второй объединенной навигацией на базе радарных измерений дальности, измерений псевдодальности GNSS-приемника (18), и инерциальных навигационных измерений инерциальной навигационной системы (23).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что интегрирующий процессор (24, 30, 31) имеет нелинейный фильтр (36, 37) для обработки измерений псевдодальности GNSS-приемника, IMU-данных, и радарных измерений дальности.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрен нелинейный фильтр (36) для определения корректирующих данных INS-навигационного решения из измерений псевдодальности GNSS-приемника и радарных измерений дальности, и интегрирующий процессор (30) выполняет алгоритм бесплатформенной инерциальной навигационной системы, который на основании корректирующих данных и измеренных инерциальным измерительным блоком (22) перемещений устройства относительно осей общей системы координат определяет трехмерную позицию.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нелинейный фильтр (37) выполнен для определения трехмерной позиции на основании измерений псевдодальности GNSS-приемника, радарных измерений дальности, и INS-навигационного решения, и определенная трехмерная позиция для калибровки объединяется по каналу обратной связи с инерциальной навигационной системой (23) устройства.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нелинейный фильтр (36, 37) аппроксимирует наклонную дальность между, по меньшей мере, одной радарной антенной (16) и одним транспондером (14) посредством нелинейной функции, прежде всего в особом случае посредством квадратичной функции, прежде всего в особом случае наклонная дальность r аппроксимируется с использованием следующей нелинейной функции:
r ˜ ( x _ U , k ) = r ( x _ U , k ) + ( x _ U , k x _ U , k ) T r ( x _ U , k ) + 1 2 ( x _ U , k x _ U , k ) T H ( x _ U , k ) ( x _ U , k x _ U , k ) ,
где x _ U , k - трехмерный вектор позиции в момент времени k между транспондером (14) и радарной антенной (16), где x _ U , k - текущая точка приближения, где r ( x _ U , k ) - вектор частной производной от r в точке x _ U , k и где H ( x _ U , k ) - матрица второй частной производной от r в точке x _ U , k .

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что нелинейный фильтр (36, 37) для решения нелинейной проблемы фильтрации использует для оптимизации нелинейный способ оптимизации, прежде всего сигма-точечный фильтр Калмана или фильтр 2-го порядка.

9. Устройство по одному из пп.4-8, отличающееся тем, что нелинейный фильтр (36, 37) реализует модель состояния, которая в зависимости от применения устройства имеет линейные или нелинейные уравнения состояния.

10. Способ трехмерного позиционирования летательного аппарата, включающий:
- прием радарных измерений дальности от установленной на летательном аппарате базовой станции (12) вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до транспондеров (14) и имеет по меньшей мере одну радарную антенну (16),
- прием измерений псевдодальности от установленного на летательном аппарате GNSS-приемника (18), который предназначен для измерения GNSS-сигналов и имеет GNSS-приемную антенну (20),
- прием измерений перемещения GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны от установленного на летательном аппарате инерционного измерительного блока (22), который предназначен для того, чтобы определять положение GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одной радарной антенны в связанной с летательным аппаратом общей системе координат, и
- определение трехмерной позиции общей опорной точки путем объединения измерений псевдодальности GNSS-приемника, радарных измерений дальности, и полученных инерциальным измерительным блоком измерений перемещения GNSS-приемной антенны и по меньшей мере одной радарной антенны с учетом компенсации плеч, определяемых расстояниями от общей опорной точки до GNSS-приемной антенны, по меньшей мере одной радарной антенны и инерциального измерительного блока.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что выполняют следующие шаги:
- нелинейная фильтрация (36) для определения корректирующих данных INS-навигационного решения из принятых измерений псевдодальности и принятых радарных измерений дальности, и
- выполнение алгоритма (38) бесплатформенной инерциальной навигационной системы для определения трехмерной позиции на основании корректирующих данных и принятых измерений перемещения, или
- нелинейная фильтрация (37) для определения трехмерной позиции на основании принятых измерений псевдодальности, принятых радарных измерений дальности, и принятого INS-навигационного решения.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что нелинейная фильтрация (36, 37) включает в себя аппроксимацию наклонной дальности между, по меньшей мере, одной радарной антенной (16) и одним транспондером (14) посредством нелинейной функции, прежде всего в особом случае квадратичной функции, прежде всего в особом случае аппроксимации наклонной дальности r с использованием следующей нелинейной функции:
r ˜ ( x _ U , k ) = r ( x _ U , k ) + ( x _ U , k x _ U , k ) T r ( x _ U , k ) + 1 2 ( x _ U , k x _ U , k ) T H ( x _ U , k ) ( x _ U , k x _ U , k ) ,
где x _ U , k - трехмерный вектор позиции в момент времени k между транспондером (14) и радарной антенной (16), где x _ U , k - текущая точка приближения, где r ( x _ U , k ) - вектор частной производной от r в точке x _ U , k , и где H ( x _ U , k ) - матрица второй частной производной от r в точке x _ U , k .

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что нелинейная фильтрация (36, 37) для решения нелинейной проблемы фильтрации использует для оптимизации нелинейный способ оптимизации, прежде всего сигма-точечный фильтр Калмана или фильтр 2-го порядка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к коррекции предсказаний значений изменяющихся во времени сигналов, и может быть использовано для приема навигационных сообщений, посылаемых глобальными навигационными спутниковыми системами.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к оценке положения космического аппарата (6), и может быть использовано, в частности, для оценки положения спутника, вращающегося вокруг Земли.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения, и может быть использовано в глобальной системе определения местоположения. Технический результат заключается в обеспечении информации о местоположении без ухудшения точности даже в местоположении, где невозможно принимать радиоволны от спутника, который излучает сигналы для определения местоположения, и в снижении времени, требуемого для получения информации о местоположении.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к радионавигации, и может быть использовано в спутниковой радионавигационной системе. Технический результат заключается в обеспечении защиты пользователя радионавигационного приемника от аберрантных измерений псевдорасстояний.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковым навигационным системам, и может быть использовано для предоставления средства оценки индикации целостности (11) спутниковой навигационной системы.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения, и может быть использовано для определения опорного местоположения базовой станции в дифференциальной глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС).

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области спутниковых навигационных систем, и может быть использовано в сети для расчета и выдачи ионосферных коррекций пользователям.

Изобретение относится к области систем мониторинга смещения инженерных сооружений и может быть использовано для ведения непрерывного контроля смещений и колебаний элементов конструкций мостов, плотин, башен и других инженерных сооружений с целью ранней диагностики целостности сооружения, а также оперативного обнаружения потери устойчивости сооружения.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к спутниковой навигации с помощью системы ГЛОНАСС, и может быть использовано для позиционирования приемника.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к позиционированию с использованием сигналов от региональных спутниковых систем, и может быть использовано в навигационном приемнике.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к навигации летательных аппаратов (ЛА), и может быть использовано при осуществлении навигации ЛА, включая посадку на взлетно-посадочную полосу (ВПП). Технический результат заключается в повышении надежности и точности определения координат ЛА. Для этого комплексный способ навигации объединяет спутниковый и радиотехнический дальномерный способы навигации на основе наземных радиомаяков (НРМ), при этом прием сигналов спутников проводят как на борту ЛА, так и на ряде наземных НРМ, в том числе на НРМ у ВПП. На НРМ непрерывно уточняют базовые координаты, определяют дифференциальные поправки (ДП) к координатам и ДП к псевдодальностям, формируют пакет корректирующей информации (КИ) с упомянутыми ДП, погрешностями их определения, вычисленными данными тропосферной рефракции и уточненными базовыми координатами НРМ. По запросу с ЛА НРМ излучает по дальномерному каналу сигнал с КИ, включающей ДП только в виде ДП к координатам. На ЛА вычисляют навигационные параметры с учетом КИ, производят комплексную обработку данных и непрерывную сравнительную оценку погрешностей. При достижении зоны аэродрома и посадке, в случае меньшего значения погрешности по спутниковому способу, режим формирования последовательности запросных дальномерных сигналов ряда НРМ переводят в режим запроса только одного НРМ, расположенного у ВПП, при этом на ЛА в составе КИ передают ДП только в виде ДП к псевдодальностям. По откорректированным псевдодальностям вычисляют уточненные координаты ЛА. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 прил.

Изобретения относятся к вычислительной технике и могут быть использованы для обнаружения неисправностей спутников и корректировки таких неисправностей. Техническим результатом является возможность определения типа неисправности. Способ реализован при помощи устройства гибридизации, содержащего банк фильтров Калмана, каждый из которых формирует гибридное навигационное решение на основе инерциальных измерений, рассчитанных виртуальной платформой, и необработанных измерений сигналов, переданных группой спутников и полученных от системы спутникового позиционирования (GNSS), и включает этапы, на которых определяют для каждого из спутников, по меньшей мере, одно отношение правдоподобия между гипотезой наличия у данного спутника неисправности определенного типа и гипотезой отсутствия у спутника неисправности, констатируют наличие у спутника неисправности определенного типа на основе отношения правдоподобия, соответствующего неисправности определенного типа, и порогового значения, оценивают влияние констатированной неисправности на каждое из гибридных навигационных решений, и корректируют гибридные навигационные решения в соответствии с оценкой влияния констатированной неисправности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к спутниковым радионавигационным системам позиционирования. Техническим результатом является получение более качественных данных положения с точки зрения безопасного радиуса и доступности, непрерывность контроля достоверности предоставляемых данных. Упомянутый технический результат достигается тем, что определяют: поддерживаемое положение в данный момент, поддерживаемый безопасный радиус, связанный с поддерживаемым положением, наилучшее положение на данный момент, при этом наилучшим положение является: когда данные, поступающие от устройства промежуточного позиционирования, доступны, - положением, связанным с наилучшим безопасным радиусом, при этом наилучший безопасный радиус выбирают посредством сравнения, в зависимости от заранее определенного критерия выбора, промежуточного безопасного радиуса с поддерживаемым безопасным радиусом, и когда данные, поступающие от устройства промежуточного позиционирования, недоступны, - поддерживаемым положением. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике радиоэлектронного подавления и может быть использовано в средствах радиоэлектронной борьбы для активного подавления навигационных приемников высокоточного оружия (ВТО) и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Достигаемый технический результат - возможность постановки активных помех в основной диаграмме направленности антенных систем навигационных приемников ВТО и БПЛА. Указанный результат достигается за счет того, что в способе радиомаскировки стационарных объектов, регистрирующем информационные сигналы от спутниковых навигационных систем, распределенных в пространстве, помеховые сигналы формируют в главном лепестке диаграммы направленности навигационного приемника с помощью средств постановки помех, ориентированных в пространстве в верхней полусфере и выведенных на высоту H=tg(α)·D, где α - угол между краем главного лепестка диаграммы направленности и горизонтом; D - расстояние от отдельного конкретного средства постановки помех до навигационного приемника, при этом помеховый сигнал модулируют по линейно-частотному закону в полосе частот, равной диапазону изменения допплеровских частот регистрируемого сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области навигационных измерений, и может быть использовано в наземном комплексе управления орбитальной группировкой навигационных космических аппаратов (НКА). Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении помехоустойчивости, надежности дуплексной радиосвязи между наземным пунктом контроля и спутником навигационной системы ГЛОНАСС и точности измерения радиальной скорости и местоположения указанного спутника. Для этого наземный пункт контроля содержит задающий генератор 1, регистр 2 сдвига, фазовый манипулятор 3, гетеродины 4, 11 и 33, смесители 5, 12, 17, 34, 43 и 44, усилитель 6 первой промежуточной частоты, усилители 7, 10, 41 и 42 мощности, дуплексер 8, приёмопередающую антенну 9, усилители 13, 35, 45 и 46 третьей промежуточной частоты, удвоитель 14 фазы, делитель 15 фазы на два, узкополосные фильтры 16 и 18, измеритель 19 частоты Доплера, корреляторы 20, 36, 47 и 48, перемножители 21, 49 и 50, фильтры 22, 51 и 52 нижних частот, экстремальные регуляторы 23, 53 и 54, блоки 24, 55 и 56 регулируемой задержки, индикатор 26 дальности, ключ 38, приемные антенны 39 и 40, а спутник содержит приемопередающую антенну 26, дуплексер 27, усилители 28 и 32 мощности, гетеродины 29 и 59, смесители 30 и 60, усилитель 31 второй промежуточной частоты, усилитель 61 третьей промежуточной частоты, коррелятор 62, пороговый блок 63 и ключ 64. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство автоматизированного управления многоопорной дождевальной машиной фронтального действия для точного полива включает установленные на тележках с электроприводом трубопроводы правого и левого крыльев машины, блок синхронизации движения по курсу с направляющим тросом и блок управления скоростью движения машины. Вдоль оросительного канала установлена на стойках контактная сеть, взаимодействующая с токосъемником, который через телескопический механизм закреплен на тележке, движущейся по противоположной стороне оросительного канала. Выход токосъемника соединен с входом щита управления, выход которого соединен с входом счетчика электрической энергии, выходы которого соединены с входами микропроцессорного блока управления и частотного преобразователя. Входы микропроцессорного блока управления соединены с таймером, системой стабилизации курса, системой синхронизации тележек в линию, датчиками пути, задатчиком нормы полива, задатчиком длины участка полива, расходомером и манометром, установленным на трубопроводе, а выходы микропроцессорного блока управления соединены с электрогидрозадвижкой, частотным преобразователем, контактором, приборами синхронизации тележек в линию и приборами стабилизации курса левого и правого крыла, через вакуум-насос с входом насоса, выход которого через электрогидрозадвижку и расходомер соединен с трубопроводом. Микропроцессорный блок управления соединен с входом-выходом интерфейсного устройства. Сигнал с выхода частотного преобразователя подается на электропривод левого и правого крыла машины, а выход контактора соединен через электродвигатель с входом насоса. Сигнал, полученный с измерителей влажности, установленных на орошаемом участке поля, поступает на систему управления поливом через GLONASS-спутник, сигнал с системы управления поливом через GLONASS-спутник передается на вход-выход GLONASS-приемника, выход которого через блок анализа сигналов соединен с микропроцессорным блоком управления, выход которого соединен с GLONASS-приемником. Вход-выход микропроцессорного блока управления электрически соединен с сенсорным экраном, а выход частотного преобразователя соединен с входом контактора. Выход блока анализа сигналов соединен с входами блока управления поливом, выходы которых на крайних ведущих опорных тележках соединены с входом прибора стабилизации курса, а на промежуточных опорных тележках соединены с входом прибора синхронизации тележек в линию, как правого, так и левого крыльев машины. Техническим результатом изобретения является снижение затрат оросительной воды, удобрений, электроэнергии, устранение недополива и переполива. 3 ил.

Изобретение относится к области технологий позиционирования. Техническим результатом является обеспечение возможности эффективной смены виртуального опорного приемника в переделах того же самого сеанса передачи вспомогательных данных с обеспечением непрерывности опорных измерений с помощью выполнения "мягкого хэндовера". Каждая подготовка периодических вспомогательных данных включает идентификацию сеанса так, чтобы связанные сообщения при доставке периодических вспомогательных данных могли быть связаны друг с другом на приемном конце. Любые модификации сеанса обрабатывают посредством идентификации периодического сеанса так, чтобы изменения доставки вспомогательных данных могли указывать на правильный сеанс. 8 н. и 56 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к спутниковой навигации и может быть использовано для испытаний и проверки навигационной аппаратуры потребителей (НАП) спутниковых навигационных систем (СНС), размещенной в замкнутом или экранированном пространстве. Достигаемый технический результат - создание пространственного навигационного поля в замкнутом пространстве, экранированном от внешней среды, соответствующего реальной обстановке, в которой планируется применять НАП. Устройство, реализующее способ, с использованием многоканального имитатора сигнала СНС с пространственно разнесенными излучателями для излучения сигналов, позволяет создать навигационное поле с помощью разнесенных в пространстве источников навигационных сигналов. При этом при перемещении антенны испытуемой НАП амплитудно-фазовые соотношения будут меняться в соответствии с вектором перемещения. Предлагаемый способ позволяет производить испытания навигационных помехозащищенных приемников, снабженных антенной решеткой, которая обеспечивает изменение диаграммы направленности антенны для излучения, приходящего из определенных направлений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам определения и прогнозирования местоположения объекта в пространстве. Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения движущихся объектов в пространстве при навигационных измерениях на основе использования его динамических характеристик. Для этого на основе динамических свойств объекта прогнозируется область пространства возможного местоположения объекта в момент последующих навигационных измерений. Скорректированным местоположением объекта в пространстве при последующих навигационных измерениях считается пересечение областей пространства последующих навигационных измерений с прогнозируемыми областями. 8 ил.

Изобретение относится к радионавигации. Технический результат заключается в обеспечении указания времени и положения с проверкой подлинности с использованием приемника радионавигационных сигналов. Принимают радионавигационные сигналы, переданные в широковещательном режиме от множества источников радионавигационных сигналов, причем радионавигационные сигналы содержат криптографическую метку, защищенную шифрованием и периодически обновляемую. Приемник извлекает путем дешифрования криптографические метки из радионавигационных сигналов, содержащих такие метки и определяет данные о положении, представляющие его географическое положение и время, на основании принятых радионавигационных сигналов. Приемник создает цифровой код проверки подлинности с использованием криптографической функции, использующей в качестве входных данных по меньшей мере данные о положении и извлеченные криптографические метки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к позиционированию летательного аппарата. Сущность изобретения заключается в том, что устройство трехмерного позиционирования с базовой станцией вторичного радара, которая предназначена для измерения дальности до ретрансляторов и имеет по меньшей мере одну радарную антенну, содержит GNSS-приемник, который предназначен для измерения GNSS-сигналов, и имеет GNSS-приемную антенну, инерциальный измерительный блок, который предназначен для определения положения GNSS-приемной антенны, а также по меньшей мере одну радарную антенну в общей системе координат относительно нулевой точки, и интегрирующий процессор, в который подводятся измерения псевдодальности GNSS-приемника, радарные измерения дальности, и измеренные инерциальным измерительным блоком перемещения устройства относительно осей общей системы координат, и который определяет трехмерную позицию общей опорной точки путем объединения подведенных измерений и данных, при этом с учетом измеренных перемещений производится компенсация плеча. Достигаемый технический результат - повышение точности позиционирования. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх